En kuleskruedrevet og en tannremdrevet lineærmodul har ulike fordeler og styrker. Hvilken du skal velge beror blant annet på hvilke krav din applikasjon har til hastighet, nøyaktighet og toleranser. Rollcos applikasjonsingeniør Pontus Claesson forklarer forskjellene og forteller også om to andre, mer uvanlige løsninger.
Fordeler og ulemper med kuleskrue eller tannrem i en lineærmodul
Kuleskruen og tannremmen har ulike egenskaper som kan være fordelaktige på hver sin måte. I grunnen avgjør applikasjonskravene hvilken som passer best.
– Helt enkelt kan man si at hvis du behøver høy repeterbarhet, stivhet og kraft så skal du velge kuleskruen, forteller Pontus. Hvis du derimot behøver høy hastighet og lange bevegelser så er tannremmen et bedre valg.
Tannremsdrift for lange raske bevegelser
Tannremmen er best egnet hvis du behøver høy hastighet eller rask akselerasjon. Den kan brukes uten noen direkte begrensninger for hastigheter opp mot 10 m/s. Tannremmen muliggjør også slaglengder på opp mot 5-6 meter med god ytelse og opp mot 10 meter hvis du kan gi avkall på stivhet og akselerasjon. Derimot har den lavere presisjon.
– Tannremmen har en mye større mating pr omdreining og er derfor følsom for spill og oppløsing i drivmotor og girboks, sier Pontus. Men fremfor alt så er stivheten i en tannrem betydelig lavere enn i en kuleskrue. Så den faktiske presisjonen blir veldig følsom for hvilke belastninger som virker på den drevne delen.
Tannremsdrift passer dermed bedre for pick-and-place enn å styre for eksempel en fres som på påføre en kraft.
Kuleskrue for kraft og presisjon
En kuleskrue kan gi en kraft på opp til ett tonn og er mer kompakt. Det gjør at den for eksempel fungerer bra i bearbeidingsmaskiner der plassen er begrenset og behovet for høy kraft er stort. Den har høy presisjon og repeterbarheten kan komme ned til tusendeler av en millimeter med nøyaktig samme nivå hver gang. Nøyaktigheten er vel definert og er mulig å velge i ulike klasser til cirka 0,05 mm pr meter. Derimot mister kuleskruedrift veldig raskt hastighetsytelse når slaglengdene overskrider 2-3 meter.
– Kuleskruen passer for eksempel bra hvis man skal lage en justerbar vinkel til en plateknekker, sier Pontus. Der har du kanskje en bevegelse på en meter som må ha en tidels millimeter i presisjon samtidig som den skal kunne stå mot en stor kraft.
Hvilken drift er det beste valget?
Det finnes en oppfatning av at kuleskruen i mange tilfeller er bedre enn tannremmen. Men virkeligheten er mer komplisert enn det, mener Pontus.
– Kuleskruen må for eksempel smøres ti ganger oftere enn hjulene ved tannremsdrift, det er mange som ikke tenker på det. Hvis den ikke smøres ofte nok slites den ut relativt raskt.
Tannremsdriften bruker på den andre siden å oppfattes som rimeligere, men det stemmer heller ikke.
– Tannremsdriften er noe billigere. Samtidig behøver den en nedveksling som koster omtrent like mye som prisforskjellen. Kuleskruen behøver ingen veksling, noe som dessuten innebærer at det er en komponent mindre å definere.
Ofte oppfattes kuleskruen som sikrere enn tannremmen ved en vertikal bevegelse ettersom man opplever at remmen har en forholdsvis større risiko for å gå i stykker. Men hvis kulene i kuleskruen av noen grunn blir ødelagt eller forsvinner, så faller den fritt. Samtidig som en rett dimensjonert og forspent remdrift har en enorm styrke.
– Det vanlige er dog at man velger remdrift for forflytninger i plan og kuleskrue for å presse nedover.
Tannstang og lineærmotor er mindre vanlige alternativ
Foruten kuleskruedrevet og tannremdrevet lineærdrift så finnes det to andre alternativer som er mer sjeldne – tannstang og lineærmotor. Tannstangen er like stiv som kuleskruen og har en slaglengde på opp til 70 meter, men er vanskelig å få helt spillfri. Dog er det ikke før det kreves slaglengder på over 10 meter den blir konkurransedyktig.
– Den brukes for eksempel ofte til forflytning av industriroboter over lengre strekker, forteller Pontus.
Lineærmotoren er en mer ekstrem variant av lineærdrift. Den har ingen mekanisk fremdrift, men en lineært virkende motor. I og med at den driver kontaktløst med magnetkraft så finnes det ingen mekanisk overføring som slites, kan gå i stykker eller behøver vedlikehold og smøring. Den har ubegrenset slaglengde og en regulert stivhet. Lineærmotoren kombinerer remdriftens raskhet med kuleskruens nøyaktighet og har siden den ble oppfunnet for 30 år siden blitt spådd å erstatte dem begge. Men enda har det ikke skjedd.
– Årsaken er at det fortsatt er en veldig dyr teknikk, med kostbare motorer og komponenter, sier Pontus. I dag brukes lineærmotoren hovedsakelig innen elektronikkbransjen der det i visse moment kreves en ekstrem nøyaktighet både når det gjelder millimeter og sekunder.
